(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油分と水分を含んだ含油性廃液を含油性廃液蒸発槽内に流入して加熱することにより、水分を蒸発させて蒸留油を生成し、この蒸留油をストレーナを介して蒸留油冷却槽内に流入して冷却処理し、該蒸留油を燃料改質装置により粘度を下げて燃料として適した状態にエマルジョン化し、得られた燃料をオイルバーナで燃焼させることで熱交換器が組み込まれたボイラを稼働させ、該熱交換器によって得られた蒸気を含油性廃液蒸発槽内に導いて含油性廃液の加熱源として利用するとともに、該蒸気を他の用途にも利用することを特徴とする含油性廃液の処理方法。
【請求項２】
油分と水分を含んだ含油性廃液を含油性廃液分離槽内に投入して一定時間静置することで含油性廃液と水分とを大別し、処理すべき含油性廃液を含油性廃液ストックタンク内に流入して一時貯留してから含油性廃液蒸発槽内に流入させ、該含油性廃液蒸発槽内の含油性廃液を撹拌しながら加熱することにより、水分を蒸発させて蒸留油を生成するとともに含油性廃液中に含まれているタンパク質を変化させ、この蒸留油をストレーナを介して蒸留油冷却槽内に流入して冷却処理し、該蒸留油を燃料改質装置内に流入させ、適量の水を加えて撹拌することで蒸留油の粘度を下げて燃料として利用するのに適した状態にエマルジョン化し、得られた燃料をオイルバーナで燃焼させることで熱交換器が組み込まれたボイラを稼働させ、該熱交換器によって得られた蒸気を蒸気ヘッダから含油性廃液蒸発槽内に導いて含油性廃液の加熱源として利用するとともに、該蒸気を他の用途にも利用することを特徴とする含油性廃液の処理方法。
【請求項３】
前記含油性廃液蒸発槽内における含油性廃液の加熱温度は１３５℃〜１４５℃とした請求項１又は２に記載の含油性廃液の処理方法。
【請求項４】
前記燃料改質装置における蒸留油と水の比率を７：３とした請求項１又は２に記載の含油性廃液の処理方法。
【請求項５】
油分と水分を含んだ含油性廃液を投入加熱して蒸留油を生成する含油性廃液蒸発槽と、蒸留油を冷却処理するストレーナ付き蒸留油冷却槽と、蒸留油の粘度を下げて燃料として適した状態にエマルジョン化する燃料改質装置と、得られた燃料を燃焼させるオイルバーナと、該オイルバーナにより稼働するボイラと、該ボイラ内に組み込まれて高温の蒸気を生成する熱交換器とを具備してなり、該熱交換器によって得られた蒸気を含油性廃液蒸発槽内に導いて含油性廃液の加熱源として利用するとともに、該蒸気を他の用途にも利用することを特徴とする含油性廃液の処理装置。
【請求項６】
油分と水分を含んだ含油性廃液を投入して所定時間静置することで含油性廃液と水分とを大別する含油性廃液分離槽と、処理すべき含油性廃液を一時貯留する含油性廃液ストックタンクと、該含油性廃液ストックタンク内の含油性廃液を投入して撹拌しながら加熱することで蒸留油を生成する含油性廃液蒸発槽と、蒸留油中の固形物残渣を漉して取り除くストレーナと、蒸留油を冷却処理する蒸留油冷却槽と、蒸留油の粘度を下げて燃料として適した状態にエマルジョン化する燃料改質装置と、得られた燃料を燃焼させるオイルバーナと、該オイルバーナにより稼働するボイラと、該ボイラ内に組み込まれて高温の蒸気を生成する熱交換器とを具備してなり、該熱交換器によって得られた蒸気を含油性廃液蒸発槽内に導いて含油性廃液の加熱源として利用するとともに、該蒸気を他の用途にも利用することを特徴とする含油性廃液の処理装置。
【請求項７】
前記オイルバーナとして、廃油燃料を燃焼させるのに適した特殊拡散噴霧バーナを利用する請求項５又は６に記載の含油性廃液の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は含油性廃液から水分を除去することにより、燃料として再利用可能とするとともに、得られた燃料を用いて含油性廃液からの水分を除去するための熱源を得るようにした処理方法とその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年は環境問題が特に注目されているが、中でも河川や海水の汚染防止対策が課題となっている。河川や海水を汚染する原因として、一般の生活排水の他に含油性廃液をそのまま下水に流出させることが問題視されている。この含油性廃液とは、食品加工工場における油揚げかすとか味付け油，食品の油抜き工程時等に生じる油分と水分とを含んだ廃液である。また、食品加工工場以外にも船舶等の排水中にも含まれている。一般に含油性廃液は産業廃棄物として無害化処理することが要求される。
【０００３】
更に各企業から排出される産業廃棄物の規制も厳しくなってきており、自社内での処理能力を高めてゼロエミッション工場化が要求されている現状にある。産業廃棄物の中でも処理が容易で再利用可能なものは問題ないが、油分と水分を含んだ多量の廃液の処理は困難であり、産廃処理業者が引き取っても簡単に処理する手段がないのが実情である。
【０００４】
本発明者等が食品加工工場で発生する味付け油及び油抜き工程時に生じる含油性廃液を分析した結果、廃液１リットル中に水分が２９１ｇ，含有植物油が２７０ｇ，固形物残渣が３７８．６ｇあり、比率に直すと、水分：含有植物油：固形物残渣＝３１％：２９％：４０％となっている。また、水分を除いた含有植物油と固形物残渣の組成は、タンパク質が０．４％，脂質が６３．７％，炭水化物が４．８％，灰分が０．１％（何れも重量比）となってる。
【０００５】
図２は蒸留油と残渣及び含油性廃液の発熱量を測定して比較した結果であり、蒸留油は３８，３４０Ｊ／ｇ（ジュール／ｇ），残渣は３１，５２２Ｊ／ｇ，廃液は２３，７０９Ｊ／ｇであった。
【０００６】
上記に関して特許文献１には、加熱、蒸発、燃焼工程を完全クローズド化して水分を多量に含んだ廃油を蒸発、燃焼させることにより、外部へ排水することなしに廃油を燃焼処理することを目的として、円筒状の燃焼炉の端面部中央に廃油を燃料とするバーナを設け、該燃焼炉の天井中央部に含油水蒸気加熱器が設けられ、該燃焼炉下部側壁には漏斗状の熱風路を介して蒸発装置の熱交換器を接続すると共に、熱交換器の熱風路とは反対側に排気路を接続して、該熱交換器の上方には蒸発装置の蒸発器が連結されていて、該蒸発器の上部開口部は含油水蒸気導管により燃焼炉の含油水蒸気加熱器に接続されて、完全クローズド燃焼経路を形成していることを特徴とする廃油燃焼処理装置が開示されている。
【特許文献１】特開平７−７１７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
含油性廃液を燃焼処理することができれば河川や海水の汚染防止対策として有効であるが、水分を多量に含んだ含油性廃液をそのまま完全に燃焼させることは不可能であり、通常の燃焼手段で処理すると、臭気と油煙を発生して二次公害を引き起こす惧れがあるとともに多大な処理費用を要してしまうという課題がある。また、前記図２に示したデータから判明できるように、含油性廃液の発熱量は約２３，０００Ｊ／ｇであり、燃焼に必要な発熱量が不足している。更に含油性廃液を水，油，残渣の３層に分離するには貯留後１週間を要し、しかも油をそのまま燃焼させることはできず、残渣中にも脂質があるため、比重分離のみでは分離水と残渣の量から廃液量の減少による経済的効果は少ないという問題がある。
【０００８】
そこで本発明は上記従来の問題点に鑑みて、油揚げかす，油分，水分を含んだ含油性廃液を加熱処理することによって燃焼可能な状態とし、ボイラ用の燃料として利用するとともに該ボイラで燃焼させることによって得られる蒸気を含油性廃液の加熱源として再利用し、余った蒸気を他の用途にも有効利用することで、含油性廃液に含まれている熱量の有効利用と従来含油性廃液処理に必要としている処理費の削減をはかることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために、油分と水分を含んだ含油性廃液を含油性廃液蒸発槽内に流入して加熱することにより、水分を蒸発させて蒸留油を生成し、この蒸留油をストレーナを介して蒸留油冷却槽内に流入して冷却処理し、該蒸留油を燃料改質装置により粘度を下げて燃料として適した状態にエマルジョン化し、得られた燃料をオイルバーナで燃焼させることで熱交換器が組み込まれたボイラを稼働させ、該熱交換器によって得られた蒸気を含油性廃液蒸発槽内に導いて含油性廃液の加熱源として利用するとともに、該蒸気を他の用途にも利用するようにした含油性廃液の処理方法とその装置を基本手段としている。
【００１０】
含油性廃液蒸発槽内における含油性廃液の加熱温度は１３５℃〜１４５℃とし、燃料改質装置における蒸留油と水の比率を７：３とする。オイルバーナとして、廃油燃料を燃焼させるのに適した特殊拡散噴霧バーナを利用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる含油性廃液の処理方法及びその装置によれば、油揚げかす等の油分と水分を含んだ含油性廃液を含油性廃液蒸発槽内で加熱することにより蒸留油を生成し、この蒸留油中の固形物残渣を取り除いてから冷却処理し、更に燃料改質装置により粘度を下げて燃料として適した状態にエマルジョン化することにより、燃料としてオイルバーナで燃焼可能となり、ボイラに組み込まれた熱交換器によって蒸気を得て、この蒸気を含油性廃液蒸発槽内に導いて含油性廃液の加熱源として再利用するとともに、該蒸気を他の用途にも利用することができる。上記蒸留油の燃焼時にも臭気と油煙による二次公害を引き起こす惧れがなく、ボイラの稼働によって得られた蒸気を含油性廃液の加熱源として再利用することで産業廃棄物としての特別な処理を不要として処理費用も低減され、河川や海水の汚染防止対策として有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面に基づいて本発明にかかる含油性廃液の処理方法及びその装置の最良の実施形態を説明する。図１は本発明を適用した含油性廃液の処理装置を全体的に示す概要図であり、先ず主要な構成要素を説明すると、１は含油性廃液分離槽、２は含油性廃液ストックタンク、３は流体ポンプ、４は含油性廃液蒸発槽、５，６は蒸留油冷却槽、７，８はストレーナ、９は流体ポンプ、１０は燃料改質装置、１１は流体ポンプ、１２はオイルバーナ、１３はコンプレッサ、１４はボイラ、１５は蒸気ヘッダである。
【００１３】
かかる含油性廃液の処理装置によれば、油揚げかす等の油分と水分を含んだ含油性廃液を先ず含油性廃液分離槽１内に投入し、所定時間静置することで含油性廃液と水分とを大別し、上澄み液としての水分のみを先ず除去してから、次にバルブ２０を開いて処理すべき含油性廃液を含油性廃液ストックタンク２内に流入して一時貯留する。次にバルブ２１を開き、流体ポンプ３を駆動することで含油性廃液を含油性廃液蒸発槽４内に流入させる。
【００１４】
含油性廃液蒸発槽４に付設された電動機２２と撹拌羽根２３により含油性廃液を撹拌しながら加熱することにより、含油性廃液中の水分を蒸発させることで蒸留油を生成するとともに含油性廃液中に含まれているタンパク質を変化させ、加熱源として用いた蒸気の水分はドレン２４から排出する。含油性廃液の温度が１００℃を超えた時点で水分の除去はほぼ完了し、同時に含油性廃液中のタンパク質をも加熱することで減容作用とともに炭化に伴って燃焼が容易な状態になる。含油性廃液蒸発槽４内の含油性廃液の加熱源として、詳細は後述するように蒸気ヘッダ１５から配管２５により導かれた高温の蒸気を利用しており、含油性廃液蒸発槽４内の温度は１３５℃〜１４５℃に達する。
【００１５】
次にバルブ２６，２７，２８を開き、上記加熱処理により得られた蒸留油をストレーナ７，８を介して蒸留油冷却槽５，６内に流入して冷却処理する。ストレーナ７，８は蒸留油中に含まれる固形物残渣を取り除くために設置されており、８０メッシュ程度の濾過材を用いて蒸留油中の残渣を漉すことで蒸留油のみを蒸留油冷却槽５，６内に流入させる。この時点では、容量比で含油性廃液１００に対して蒸留油５０、残渣が１０となる。なお、蒸留油冷却槽５，６を同時に用いる必要がない場合には、１槽ずつ交互に使用しても良い。
【００１６】
次にバルブ２９，３０を開いて流体ポンプ９を駆動することにより、蒸留油冷却槽５，６内で冷却処理された蒸留油を燃料改質装置１０内に流入させる。燃料改質装置１０は得られた蒸留油の粘度を下げて燃料として利用するのに適した状態に改質することを目的としており、具体的には燃料改質装置１０内に、前記蒸留油とともに水流入口３１から適量の水を加えて撹拌することで蒸留油をエマルジョン化させる。蒸留油と水の比率は７：３程度が適当である。また、必要に応じて燃料として要求される他の助材を添加するケースもある。
【００１７】
上記の燃料改質装置１０により得られた燃料は、流体ポンプ１１の駆動によりオイルバーナ１２に送り込まれ、コンプレッサ１３から送り込まれた空気による燃焼作用と相俟って燃料が燃焼してボイラ１４が稼働状態となる。オイルバーナ１２として廃油燃料を燃焼させるのに適した特殊拡散噴霧バーナを利用する。ボイラ１４内には螺旋状の熱交換器３３が組み込まれており、水流入口３４から供給される水が該熱交換器３３内を流通する際に熱交換されて高温の蒸気に変換され、蒸気ヘッダ１５に流入する。
【００１８】
蒸気ヘッダ１５は蒸気の分配を行う機能を有しており、バルブ３５を開くことで前記したように得られた蒸気が蒸気ヘッダ１５から配管２５を介して含油性廃液蒸発槽４内に導かれ、含油性廃液の加熱源として利用される。また、バルブ３６を開くことで蒸気が他の用途に、例えば排水処理リアクタ３７に導かれて排水の浄化と殺菌等を行うために利用される。
【００１９】
本発明者らの実験によれば、含油性廃液を燃料化するのに必要な含油性廃液蒸発槽４内での蒸留油の油温は、最低限でも１４０℃にすることが要求され、かつ、燃焼時のボイラ１４の圧力は０．６ＭＰａ（飽和温度１６４℃）以上であることが必要である。ボイラ１４の稼働によって得られる蒸気の温度はボイラ１４の圧力によって制御可能であり、蒸留油の発煙点以下では加熱温度を正確に制御することができる。加熱温度の適正な制御によって油煙による機器の汚損及び高温加熱による火災発生の危険性を回避することができる。
【００２０】
図３は含油性廃液を蒸留中に、１４０℃で経過時間が３０分間の油中残渣のカーボン量の重量％の変化を各々２度測定し、その１回目と２回目の結果を示すグラフであり、２度とも経過時間が２０分の時点でカーボンの炭化度がピークとなっている。
【００２１】
上記燃料改質装置１０の必要性に関して以下に説明する。通常蒸留油の静粘度は２０℃で０．１Ｐａ・ａであり、一般のオイルバーナを利用して噴霧燃焼させることは困難である。この静粘度を常温で燃焼可能な範囲にするには、水を投入して低粘度のエマルジョン化をはかることが必要である。前記したように蒸留油と水の比率を７：３とした燃料の静粘度は０．０５Ｐａ・ａまで下げることができて、エマルジョン燃料としてから燃焼させることで煤煙の抑制をもはかることができる。
【００２２】
また、オイルバーナ１２として特殊拡散噴霧バーナを利用すると、前記ストレーナ７，８による蒸留油を漉す網目が通常のバーナの燃料油の漉し網目であるメッシュ１５０〜２００よりも荒いメッシュである８０メッシュでよいため、漉し作業時間の短縮をはかることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上詳細に説明したように、本発明によれば含油性廃液を加熱処理することで生成した蒸留油を燃料改質装置によりエマルジョン化してからオイルバーナで燃焼させ、ボイラに組み込まれた熱交換器で得た蒸気を含油性廃液蒸発槽内に導いて含油性廃液の加熱源として再利用するとともに該蒸気を他の用途にも利用することができるので、産業廃棄物としての特別な処理が不要となって処理費用も低減され、河川や海水の汚染防止対策として有効であるので、食品工場等における油揚げかすとか味付け油，食品の油抜き工程時に生じる油分と水分を含んだ含油性廃液とか、船舶等の排水中に含まれている含油性廃液の処理に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を適用した含油性廃液の処理装置を全体的に示す概要図。
【図２】蒸留油，残渣，含油性廃液の発熱量を測定して比較した結果を示すグラフ。
【図３】蒸留油中残渣のカーボン量の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２５】
１…含油性廃液分離槽
２…含油性廃液ストックタンク
３，９，１１…流体ポンプ
４…含油性廃液蒸発槽
５，６…蒸留油冷却槽
７，８…ストレーナ
１０…燃料改質装置
１２…オイルバーナ
１３…コンプレッサ
１４…ボイラ
１５…蒸気ヘッダ
２２…電動機
２３…撹拌羽根
３１，３４…水流入口
３３…熱交換器
３７…排水処理リアクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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